Nel capitolo precedente sulla tavola periodica abbiamo accennato al peso atomico e alla sua importanza nel calcolare quanto pesa una mole di un elemento. Vediamo questi concetti più in dettaglio.
Come unità di misura per la massa degli elementi si è scelto come riferimento l’isotopo 12 del carbonio (quindi quello con numero atomico Z = 6 e numero di massa A = 12, il più comune). Tale massa viene divisa per 12: si ottiene l’unità di massa atomica (o Dalton), che corrisponde a 1,66054 × 10−27 kg.
In questo modo si è potuto dare un valore a tutti gli elementi. Il peso atomico di un particolare elemento è dato dalla media pesata del peso di ciascun isotopo; in altre parole, se un certo isotopo è presente in natura al 90% e un altro al 10%, per determinare il peso atomico medio conterà molto di più il primo isotopo rispetto al secondo.
Strettamente legato a questo concetto vi è quello di mole: una mole di un certo elemento contiene 6,022 × 1023 atomi di quell’elemento. Questo valore è detto numero di Avogadro (in onore dell’ominimo chimico torinese del XIX secolo). Il numero di Avogadro, indicato con NA, sembra piuttosto complesso, ma in realtà corrisponde al numero di atomi presenti nel numero di grammi pari al peso atomico dell’elemento. Quindi, una mole di carbonio che ha peso atomico 12 pesa 12 grammi, una mole di ossigeno (peso atomico = 16) pesa 16 grammi e così via.
Questo discorso, così come si è fatto per i singoli elementi, vale anche per le molecole, cioè aggregati di uno o più elementi in una certa proporzione tra loro. La formula di una molecola si indica con la serie degli atomi che vi fanno parte, ciacuno con la sua quantità relativa. Ad esempio l’acqua ha formula H2O perché è costituita da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno.
Per calcolare il peso molecolare di una molecola bisogna sommare i vari pesi atomici degli elementi che ne fanno parte, ciascuno moltiplicato secondo la quantità indicata in formula. L’acqua, dunque, avrà peso molecolare 1 + 1 + 16 = 18, somma dei due atomi di idrogeno e dell’atomo di ossigeno. Anche in questo caso una mole d’acqua pesa dunque 18 grammi, e in questa quantità sono contenute NA (= 6,022 x 1023) molecole di acqua.